Razdvajanje uzorka i izvorna memorija zahvaćaju različite hipokampalne i neokortikalne regije tijekom preuzimanja

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pošta:audrey.hu@wecistanche.com

Uvod

Detaljni prikazi prošlih događaja oslanjaju se na sposobnost stvaranja asocijacija između stavki i njihovih kontekstualnih značajki (tj. izvoramemorija), kao i mogućnost jasnog predstavljanja novog događaja od sličnog pohranjenog umemorija(tj. odvajanje uzorka). Poznato je da oba procesa zahvaćaju hipokampus, iako ostaje nejasno imaju li slične mehanizme. Također je nepoznato preklapaju li se i/ili u kojoj regiji (regijama) aktivnosti povezane s tim procesima i/ili međusobno djeluju. Ovdje smo upotrijebili fMRI visoke razlučivosti da ispitamo doprinos hipokampalnih podpolja i neokortikalnih područja razdvajanju uzoraka i izvorumemorijas eksperimentalnom paradigmom koja je istodobno testirala oboje. Tijekom kodiranja, muški i ženski ljudski subjekti slučajno su proučavali stavke u jednom od četiri kvadranta na ekranu. Tijekom testa gledali su ponovljene predmete (mete), slične predmete (mamci) i nove predmete (folije) i zamoljeni su da naznače je li svaki predmet star, sličan ili nov. Nakon prosudbe svake stavke, subjekti su zamoljeni da naznače kvadrant u kojem je predstavljen originalni podražaj. Stoga je svaki pokušaj mamljenja imao komponentu diskriminacije mamca (razdvajanje obrazaca oporezivanja) i procjenu lokacije (izvorna memorija).Pronašli smo dva glavna profila odgovora: (1) signale povezane s odvajanjem uzoraka u DG/CA3 i peririnalnom korteksu i (2) izvormemorijasignale u stražnjem CA1, parahipokampalnom korteksu i angularnom girusu. Voxelwise analiza cijelog mozga otkrila je da se aktivnost odnosi na mamljenje diskriminacije i izvoramemorijauglavnom se nije preklapao. Ova otkrića upućuju na to da različiti procesi leže u pozadini pronalaženja reprezentacija stavki odvojenih uzorkom i prisjećanja izvornih informacija.

Ključne riječi: kontekst; fMRI; hipokampus;memorija; odvajanje uzorka;izvorna memorija

dobrobit biljke cistanche: poboljšava pamćenje

Detaljna epizodna sjećanja ovise o sposobnosti stvaranja asocijacija između stavki i konteksta (tj. izvornog pamćenja), kao i sposobnosti razlikovanja među sličnim stavkama ili događajima u sjećanju (tj. odvajanja uzoraka). Mnoštvo dokaza pokazuje da se izvorno pamćenje oslanja na hipokampus, za koji se smatra da predstavlja povezanost između predmeta i konteksta (Diana et al., 2007.). Studije na glodavcima pokazale su da hipokampalne CA1 "stanice mjesta" mogu kodirati asocijacije između objekata i lokacija (Komorowski et al., 2009), dok su studije na ljudima pomoću fMRI visoke rezolucije pokazale povećanu aktivnost u CA1 i subikulumu tijekom asocijativnog pamćenja kodiranje i dohvaćanje (Eldridge i sur., 2005; Viskontas i sur., 2009; Suthana i sur., 2015). Studije izvorne memorije obično uspoređuju aktivnost povezanu s prepoznavanjem predmeta sa (S ) i bez (S μ ) specifičnog kontekstualnog detalja (npr. prostorne lokacije) i imaju tendenciju izjednačavanja samog prepoznavanja predmeta (S μ ) s manje detaljnim, niže vjernim pamćenjem (Frithsen i Miller, 2014; Hutchinson i sur., 2014). Ove studije često ne uspijevaju pokazati angažman hipokampusa za prepoznavanje predmeta bez dohvaćanja povezanog konteksta (S μ). Međutim, sama memorija predmeta može biti vrlo detaljna. Moraju se formirati jasne, visokovjerne reprezentacije stavki (preko odvajanja uzoraka) kako bi se razlikovale od sličnih stavki u memoriji. Poput izvornog pamćenja, smatra se da se odvajanje uzoraka oslanja na hipokampus, s dokazima kod glodavaca (Leutgeb i sur., 2007.; Neunuebel i Knierim, 2014.), kao i kod ljudskih mnemoničkih paradigmi razlikovanja (Bakker i sur., 2008.; Berron i dr. al., 2016.), što sugerira da nazubljeni girus (DG) igra ključnu ulogu u ortogonalizaciji ulaza koji se preklapaju.

Kliknite na Cistanche za uspomenu

Izvan hipokampusa, smatra se da široka mreža posteriornih medijalnih kortikalnih područja podržava kontekst i izvornu memoriju (Ranganath i Ritchey, 2012; Reagh i Ranganath, 2018). Parahipokampalni korteks (PHC) kodira prostorne/kontekstualne informacije uz hipokampus, dok je aktivnost u lateralnom posteriornom parijetalnom korteksu, osobito kutnom girusu, povezana s pronalaženjem epizodnih detalja (Johnson i sur., 2013; Hutchinson i sur., 2014). Nedavno su studije otkrile da bi kortikalne regije izvan hipokampusa također mogle pridonijeti razdvajanju uzoraka (Reagh i Yassa, 2014.; Leal i Yassa, 2018.). Na primjer, nedavni rad naše grupe pokazao je da je peririnalni korteks (PRC), dio ventralnog "što" toka koji se projicira u hipokampus, uključen tijekom mnemoničke diskriminacije sličnih objekata (Reagh i Yassa, 2014.).

Korištenjem dobro provjerenog zadatka razlikovanja stavki koji je modificiran tako da uključuje komponentu izvorne memorije, prethodni rad u našem laboratoriju pokazao je da se ispravne prosudbe izvorne memorije mogu dogoditi u nedostatku odvajanja uzoraka (tj. lažnih alarma), što ukazuje da ovi procesi, koji vjerojatno ovise o detaljnim prikazima hipokampusa, mogu se barem odvojiti u ponašanju (Kim i Yassa, 2013.). Međutim, nije poznato u kojoj mjeri ovi procesi proizvode različite ili preklapajuće signale u podregijama hipokampusa i kortikalnim područjima. U ovoj studiji korištena je fMRI visoke rezolucije (1,8 mm s pokrivenošću gotovo cijelog mozga) za simultanu procjenu subpolja hipokampusa i kortikalne aktivnosti tijekom razlikovanja sličnih predmeta mamaca i prosuđivanja izvorne memorije za te predmete. Prethodne fMRI studije primijetile su da je aktivnost u regiji DG/CA3 tijekom ispravnog odbijanja sličnih mamaca bila jednaka onoj kod novih folija (Bakker et al., 2008.). Ovaj obrazac aktivnosti je u skladu sa signalom odvajanja uzorka u tome što se slični predmeti tretiraju kao novi predmeti i ne induciraju supresiju ponavljanja (tj. prilagodbu fMRI) opaženu za identična ponavljanja. Predvidjeli smo da ćemo vidjeti ovaj signal odvajanja uzorka u DG/CA3 tijekom ispravnog odbijanja sličnih predmeta mamca, dok bi druge podregije hipokampusa (CA1 i subikulum) bile osjetljive na memoriju izvora (više razine aktivnosti za točan izvor u odnosu na netočan izvorne prosudbe). Budući da smo stekli gotovo fMRI pokrivenost cijelog mozga, također smo bili u mogućnosti ispitati koja područja izvan hipokampusa pokazuju disocirano ili preklapajuće razdvajanje uzoraka i izvorne memorijske signale.

Cistanche može poboljšati pamćenje

Materijali i metode

Predmeti

Trideset i jedan zdravi subjekt prvotno je angažiran za studiju sa Kalifornijskog sveučilišta u Irvineu i šire zajednice okruga Orange. Od ovog početnog uzorka, jedan je bio isključen zbog kvara opreme na skeneru, jedan je bio isključen zbog preranog povlačenja iz eksperimenta, dva su bila isključena zbog uspješnosti na razini slučajnosti na najmanje jednom uvjetu zadatka, a dva su bila isključena zbog pretjeranog kretanje tijekom skeniranja. Ovo je dalo konačni uzorak od 25 ispitanika uključenih u naše analize (17 žena, dobni raspon 18 – 29 godina, prosjek 20,6 godina, SD 2,47 godina). Kod svih su ispitanika ispitana neurološka stanja (npr. povijest moždanog udara ili mentalne bolesti), nedostatak sna i glavni simptomi depresije (putem Beckovog popisa depresije). Ispitanici su dali pismeni informirani pristanak nakon Institucionalnog odbora za reviziju Sveučilišta Kalifornija u Irvineu i dobili su naknadu za svoje sudjelovanje.

Zadatak

Zadatak je prilagođen našem prethodnom radu (Kim i Yassa, 2013.) i optimiziran za upotrebu u MRI skeneru (Slika 1A). Sudionici su najprije završili fazu usputne studije u kojoj se 226 uobičajenih objekata pojavljivalo na jednoj od četiri pozicije na ekranu u trajanju od 3 s (interstimulusni interval od 1 s) i imali su zadatak pokazati hoće li se svaki objekt češće nalaziti u zatvorenom ili na otvorenom. Zaslon je podijeljen u četiri jednaka kvadranta, a objekti su se pojavljivali na jednom od četiri položaja (nasumično raspoređeni po podražaju postavljenom za svakog subjekta). Nakon faze istraživanja, provedena je iznenadna faza ispitivanja koja se sastojala od 300 ispitivanja. Od 300, 74 objekta bila su potpuno nova (folije), 74 su bila identična proučavanim objektima (mete), a 150 je bilo slično, ali ne identično proučavanim objektima (mamci). Kao i u fazi proučavanja, objekti su se pojavljivali na ekranu tijekom 3 s, a subjekti su imali zadatak procijeniti je li svaki objekt "star", "sličan" ili "nov" (što odgovara metama, mamcima i folijama). Dodatno, nakon prosudbe predmeta, sudionici su dovršili procjenu memorije izvora. Ako su sudionici odabrali "staro" ili "slično", nakon odgode, dobili su upit s ekranom koji prikazuje numerirane kvadrante i dobile su 3 s da odaberu kvadrant u kojem su vidjeli izvorni objekt. U slučaju mamaca, subjektima je jasno stavljeno do znanja da je prosudba izvora proučavana stavka kojoj je mamac sličan (dajući uvjet u kojem je vjerojatno došlo do odvajanja uzoraka, kao i kontekstualno pronalaženje sjećanja). Ako su sudionici odabrali "novo", umjesto prosudbe kvadranta, od njih se tražilo da naznače jesu li "sigurni" ili "nesigurni" u vezi sa svojom prosudbom (nismo pravili razliku između ovih posebnih prosudbi u našim analizama i uključili smo samo ovo sljedeće- za krila koja odgovaraju vremenu potrebnom prema prosudbi izvora u ogledima meta i mamaca). Odgovori su napravljeni pritiskom na gumb, a ikone na ekranu koje odgovaraju svakom gumbu osvijetljene su crveno kada se pritisnu kako bi se pomoglo u mapiranju sudionika na njihove željene odgovore.

MRI

akvizicija Neuroimaging podaci prikupljeni su na 3.0 Tesla Philips Achieva skeneru, koristeći 32-kanalnu zavojnicu za kodiranje osjetljivosti u Neuroscience Imaging Center na Kalifornijskom sveučilištu u Irvineu. 3D MP-RAGE strukturalno skeniranje visoke rezolucije (0.75 mm izotropni vokseli) snimljeno je na početku svake sesije: TR 11 ms, TE 4,43 ms, 200 kriške, 0,75 mm izotropne, FOV 231 240 150. fMRI skeniranje sastojalo se od T2*- ponderirane EPI sekvence korištenjem BOLD kontrasta: TR 3000 ms, TE 26 ms, kut preokreta 70 stupnjeva, 43 presjeka, rezolucija u ravnini 1,8 1,8 mm, debljina stabljike 1,8 mm s razmakom od 0,2 mm, FOV 180 77,4 180. Reznice su dobivene kao djelomični aksijalni volumen i bez pomaka ili angulacije, dajući gotovo pokrivenost cijelog mozga. Napravljena su četiri početna "lažna skeniranja" kako bi se osigurala stabilizacija T1 signala. Ukupno je prikupljeno 6 funkcionalnih prolaza za svakog sudionika: 2 faze istraživanja i 4 faze ispitivanja. Svako ispitivanje trajalo je 387 s (123 dinamike), a svako ispitivanje trajalo je 468 s (150 dinamika).

MRI pretprocesiranje i segmentacija ROI

Svi podaci neuroimaginga prethodno su obrađeni i analizirani korištenjem Analysis of Functional NeuroImages (AFNI, verzija 17.2.00) (Cox, 1996.) na GNU/Linux i Mac OSX platformama. Analize su se uglavnom odvijale nakon standardiziranog cjevovoda afni_proc.py. EPI-ji su ispravljeni za kretanje (3dvolreg) i vrijeme odsječka (3dTshift), maskirani kako bi se isključili vokseli izvan mozga (3dautomask) i izglađeni (3dmerge) pomoću 2.{{10}} mm Gaussove FWHM jezgre . Parametri korekcije kretanja spremljeni su u tekstualne datoteke za kasniju upotrebu u linearnoj regresiji (vidi analizu podataka MRI). Svako pokretanje također je prezreno kako bi se dodatno smanjio utjecaj kretanja na podatke (3dDespike). Funkcionalni snimci bili su usklađeni s MP-RAGE-om skinute lubanje svakog subjekta (align_epi_anat.py). Koristili smo napredne alate za normalizaciju kako bismo strukturno skeniranje svakog sudionika umotali u naš prilagođeni interni izotropni predložak 0.75 mm visoke rezolucije koristeći SyN nelinearnu registraciju (Avants et al., 2011.). Parametri iz ovih deformacija korišteni su i za deformiranje funkcionalnih skeniranja u prostor predložaka za grupne analize ROI-ja. Maske su ponovno uzorkovane kako bi odgovarale rezoluciji izglađenih fMRI podataka (2,0 mm izotropno) i dodatno su maskirane kako bi se isključili djelomično uzorkovani vokseli unutar i preko ciklusa (3dcalc). Konačno, normalizirali smo podatke na globalnu srednju vrijednost unutar ciklusa (3dcalc) tako da koeficijenti koji slijede odražavaju postotnu promjenu od osnovne vrijednosti.

Definirali smo hipokampalni ROI na temelju naših utvrđenih protokola (npr. Yassa i sur., 2010.; Reagh i Yassa, 2014.) (Slika 2). Ukratko, segmentacija potpolja hipokampusa provedena je prema SY protokolu koji su objavili Yushkevich et al. (2015.) koristeći naš prilagođeni grupni predložak visoke razlučivosti, iako je granica subikuluma CA1-ažurirana kako bi odražavala nedavne napore na usklađivanju protokola segmentacije hipokampusa (Wisse et al., 2017.). Kao i u prethodnim studijama (Reagh et al., 2017.), segmentirali smo prednje naspram stražnjih dijelova potpolja hipokampusa s obzirom na hipoteze o specifičnoj uključenosti stražnjeg medijalnog temporalnog režnja (MTL) u kontekstualno pamćenje (Ranganath i Ritchey, 2012.). Ova je podjela postavljena na presjek odmah posteriorno od vrha unkala, tako da se naša "prednja" hipokampalna podjela odnosi specifično na glavu hipokampusa, dok se "stražnja" podjela odnosi na tijelo i rep. Angularni gyrus ROI definiran je kao uključivi ROI usredotočen na angularni gyrus, ali uključuje susjedne regije stražnjeg parijetalnog korteksa.

Dizajn eksperimenta i statistička analiza

Bihevioralne analize. Statističke analize provedene su pomoću programa GraphPad Prism 8.1.2. Pokusi su klasificirani prema čestici (staro, slično, novo) i prosudbi izvora (izvor točan i izvor netočan), te je izračunat udio odgovora za svaku vrstu pokusa. Kako bismo testirali učinke ponašanja, proveli smo ANOVA-u ponovljenih mjerenja za mete i mamce s odgovorom na predmet (starim i sličnim) i izvornom memorijom (izvor točan i izvor netočan) kao faktorima unutar subjekta. Post hoc t-testovi su provedeni korištenjem Holm-Sidakovog testa višestruke usporedbe za ispitivanje značajnih interakcija.

MRI metode. U analize su uključeni samo podaci iz pretraživanja. Konstruirali smo GLM s regresorima za pogotke mete, ispravna odbacivanja (LCR) i lažne uzbune (LFA) s ispravnim i netočnim odgovarajućim prosudbama izvora, kao i ispravnim odbijanjima (kolapsiranjem preko prosudbi povjerenja). Spriječiti lažne uzbune, promašaje mete, promašaje namamljivanja i pokušaje neodgovaranja srušeni su u regresor nezanimljivosti s obzirom na njihovu rijetkost i poteškoće u pogledu tumačenja. Dodatno smo uključili regresore za šest vektora gibanja izvedenih iz koraka pretprocesiranja korekcije gibanja (x, y, z, nagib, okretanje, skretanje). GLM je pokrenut u AFNI koristeći 3dDeconvolve. Dekonvolucija hemodinamičkog odgovora učinjena je korištenjem tent funkcija koje pokrivaju početak podražaja do 15 s nakon početka sa 6 funkcija estimatora raspoređenih kroz ovaj vremenski prozor. Parametri kretanja uneseni su u model kao eksplicitni regresori kako bi se smanjio utjecaj pokreta glave na procjene parametara povezanih sa zadatkom, a unesena su ispitivanja bez odgovora kako bi se isključilo da ova dvosmislena ispitivanja utječu na reziduale modela. Dodatno, vektori koji modeliraju vremenski pomak uneseni su kao regresori koji pokrivaju polinome prvog, drugog i trećeg reda. U generiranju naših procjena odgovora za naše uvjete od interesa, eksplicitno smo oduzeli nova odbijanja folije kao osnovni uvjet. Ukratko, ovo daje tumačenje da su odstupanja od osnovne vrijednosti vjerojatno uzrokovana pamćenjem. Za sva funkcionalna izvođenja, TR s kretanjem većim od 0.5 mm pomaka okvira (ali ispod našeg praga isključenja od 3 mm) cenzurirani su iz analiza, kao i neposredno prethodni i sljedeći TR. Konačno, globalni signal iz ventrikula i bijele tvari isključen je iz voksela sive tvari pomoću ANATICOR-a (Jo et al., 2010.). Ovi postupci "čišćenja podataka" korišteni su kako bi se u najvećoj mogućoj mjeri isključili učinci pomicanja glave na aktivacijske profile (Power et al., 2012.).

Konačne težine unesene u analizu druge razine sastojale su se od prosjeka prve tri funkcije procjene (ciljane za hvatanje vrhunca BOLD odgovora). ROI analize. Za naše analize ROI-ja, težine su pretvorene u postotak promjene u odnosu na početnu vrijednost, a zatim izdvojene iz apriori ROI-a (3dmaskave). Statističke analize provedene su pomoću programa GraphPad Prism 8.1.2 i SPSS 26.0 (IBM). Dvosmjerna ANOVA s ponovljenim mjerenjem s razlikovanjem mamca (LCR i LFA) i izvornim pamćenjem (točnim i netočnim) kao čimbenicima unutar subjekta korištena je za ispitivanje učinaka u hipokampalnim i neokortikalnim ROI. Za regije u kojima se aktivnost razlikuje između hemisfera, desna i lijeva hemisfera razmatrane su zasebno. Za regije u kojima je aktivnost bila vrlo dosljedna (npr. stražnji DG/CA3 i kutni girus), podaci su sažeti po hemisferama. Kako bismo izravno usporedili opaženo odvajanje uzorka hipokampusa i učinke izvorne memorije, pretvorili smo kvadratni korijen djelomičnog μ 2 za diskriminaciju mamca i efekte izvorne memorije u Fisherov z . Zatim smo Z-bodovali razliku u tim vrijednostima u podregijama (npr. Z rezultat Fisherovog z (mamac) u DG/CA3 μ Fisherov z (mamac) u CA1). Holm–Sidakova korekcija preko hipokampalnih potpolja (n 12) korištena je za ispitivanje koji su učinci hipokampusa preživjeli korekciju višestruke usporedbe. Za regije u kojima smo uočili glavni učinak diskriminacije mamca, proveli smo t-testove jednog uzorka uspoređujući aktivnost za LCR s osnovnom linijom (folija ispravlja odbijanja). U regijama gdje aktivnost nije bila u skladu s predviđenim memorijskim signalima odvajanja uzorka, u analizu su uključeni pogoci cilja. Za ove regije provedena je dvosmjerna ANOVA s ponovljenim mjerenjem s memorijom predmeta (LCR, LFA i ciljni pogoci) i memorijom izvora (točna i netočna) kao čimbenicima unutar subjekta. Post hoc t-testovi koji koriste Holm–Sidakov test višestruke usporedbe korišteni su za testiranje glavnih učinaka pamćenja predmeta.

Voxelwise analize. Uz naš pristup temeljen na hipotezi ROI-ja, ispitali smo istraživačke funkcionalne mape gotovo cijelog mozga diskriminacije mamaca i glavnih učinaka povezanih s izvorom, kao i područja preklapanja koristeći AFNI, verziju 17.2.00. Da bismo to učinili, unijeli smo koeficijente svakog subjekta u ANOVA-u ponovljenih mjerenja (3dANOVA3), s razlikovanjem mamca (LCR i LFA) i izvornom memorijom (točnim i netočnim) kao fiksnim faktorima unutar subjekta, a subjektima kao slučajnim faktorom. Značajne aktivacijske mape prilagođene su za višestruke usporedbe korištenjem familijarne korekcije stope pogreške, s minimalnim opsegom od 46 uzastopnih voksela na pragu od p 0.05 (3dClustSim, nedavno ažuriran za rješavanje nenamjerne inflacije). Za vizualizaciju, binarizirali smo značajne F-statističke mape za pojedinačne učinke diskriminacije mamca i izvorne memorije, a zatim ih kombinirali u jednu kartu pomoću jednostavne funkcije koraka (tj. vokseli učinka diskriminacije mamca dobili su vrijednost 1, vokseli učinka izvora dobili su vrijednost vrijednost 2, a vokseli koji imaju efekte preklapanja dobili su kombiniranu vrijednost 3).

Rezultati

Bihevioralni nalazi

Prvo smo ispitali prosječni udio starih, sličnih i novih odgovora za svaku vrstu podražaja (meta, mamac ili mreža) (slika 1B). Sve u svemu, subjekti su bili u stanju ispravno identificirati mete kao stare (65 posto) i krila kao nove (69 posto), dok su predmeti za mamce često netočno identificirani kao stari (36 posto) umjesto slični (49 posto). Ovaj obrazac ponašanja ukazuje na distribuciju LCR-ova i LFA-ova i replicira prethodne rezultate koristeći isti zadatak (Kim i Yassa, 2013). Zatim smo ispitali izvedbu u drugoj fazi prosudbe izvorne memorije. Proveli smo ANOVA-u ponovljenih mjerenja odgovora na stavke (stare i slične) i memorije izvora (izvor točan i izvor netočan) i za mete i za mamce. Za ciljeve smo pronašli glavni učinak odgovora na stavku i memorije izvora, kao i interakciju (odgovor na stavku: F(1,24) 53,4, p 1,5 10 μ 7, izvor: F(1,24 ) 5.7, p 0.3, interakcija: F(1,24) 16.6, 0.0004), s više pogodaka mete (ciljevi su točno identificirani kao stari) nego je bilo ciljeva koji su pogrešno identificirani kao slični i točniji od netočnih prosudbi izvora. Post hoc t-testovi su pokazali da su subjekti češće donosili ispravne prosudbe o izvornoj memoriji za pogotke ciljeva (F(1,24) 5,7, p 0,02; izvor točan u odnosu na izvor netočan: srednja razlika 0,14, p 0,05), što ukazuje da, kada su ispitanici imali točniji prikaz ciljne stavke, imali su bolju izvornu memoriju za tu stavku. Za mamce smo otkrili da postoji veća stopa ispravnih odbijanja (mamci ispravno identificirani kao slični, LCR) od lažnih alarma (mamci pogrešno identificirani kao stari, LFA) (F(1,24) 4,8, p 0,04) (Slika 1C) , ali nema značajne razlike u broju točnih i netočnih prosudbi izvora (F(1,24) 3,14, p 0,09). Kritično, ovi podaci ponavljaju prethodne rezultate koji ukazuju na disocijaciju u ponašanju između izvornog pamćenja i odvajanja uzoraka, pokazujući da se točna procjena izvornog pamćenja može dogoditi u nedostatku odvajanja uzoraka (tj. lažni alarmi) i da se odvajanje uzorka na razini stavke može dogoditi s netočnim izvorom prosudbe pamćenja.

Neuroimaging nalazi

Koristili smo fMRI visoke razlučivosti (1,8 mm izotropno), koji je omogućio snimanje gotovo cijelog mozga, kako bismo ispitali regionalnu aktivnost uključenu tijekom prosuđivanja memorije predmeta i izvora. Za svaki ROI proveli smo ANOVA-u ponovljenih mjerenja na predmetima mamca s razlikovanjem mamca (LCR i LFA) i memorijom izvora (izvor točan i izvor netočan) kao fiksne faktore. Za regije u kojima smo uočili glavni učinak diskriminacije mamca, proveli smo t-testove uspoređujući aktivnost za LCR s osnovnom linijom (folija ispravlja odbijanja). Slike 3 i 4 prikazuju postotnu promjenu signala za svaku od podregija razmatranih u svim uvjetima od interesa (LCR-ovi, LFA-ovi, pogoci cilja, razmatrani odvojeno za S i Sμ uvjete).

Jasno odvajanje uzorka hipokampusa i izvorni memorijski signali

Aktivnost u lijevom prednjem DG/CA3 i bilateralnom stražnjem DG/CA3 bila je veća za točna odbacivanja nego lažne uzbune, s aktivnošću za točna odbacivanja na razini s onom ispravnih odbijanja (tj. osnovna linija) (Slika 3C,E,F; lijevi prednji DG/CA3: F(1,24) 6,9, p 0.016, t-test LCR u odnosu na početnu vrijednost: t(24) 0.46, p {{ 21}}.65; lijevi stražnji DG/CA3: F(1,24) 5,426, p 0.029, t-test LCR u odnosu na početnu vrijednost: t(24) 1,3, p {{ 38}}.22; desno stražnje DG/CA3: F(1,24) 1{{4{{50}}}.6, p 0.0{ {80}}3, t-test LCR u odnosu na početnu vrijednost: t(24) 0.35, p {{1{{107}}1}}.73 ). Ovaj obrazac aktivnosti je u skladu sa signalom razdvajanja uzoraka (Sl. 3A) u smislu da se ispravno odbijeni mamci tretiraju kao da su novi predmeti (tj. folija ispravlja odbijanja), dok mamci koji su pogrešno identificirani kao stari pokazuju potiskivanje ponavljanja. Aktivnost u desnom stražnjem CA1 bila je snažnije uključena za ispravne prosudbe izvora nego za netočne prosudbe izvora (Slika 3J; desni stražnji CA1: F(1,24) 12,6, p 0,002), u skladu sa signalom memorije izvora (Slika 3B). ). Također je postojao marginalni učinak izvora u desnom stražnjem subikulumu (F(1,24) 2,7, p 0,11; slika 3N). Ovi učinci izvora također su primijećeni kada su u analizu uključeni pogoci mete (desni stražnji CA1: F(1,24) 18,8, p 0,0002; desni stražnji subikulum: F(1,24) 8,9, p 0,006). Za izravniju usporedbu odvajanja uzoraka i učinaka izvora u podregijama, pretvorili smo djelomični μ 2 u Fisherov z, a zatim smo Z-bodovali razliku u tim vrijednostima u podregijama. Utvrdili smo da je učinak odvajanja uzorka bio neznatno veći u desnom stražnjem DG/CA3 (desno stražnji DG/CA3 mamac μ desno stražnji CA1 mamac Z razlika 1,8, p 0,07), te da je učinak izvora bio neznatno veći u desnom stražnjem CA1 (desno stražnji izvor DG/CA3 μ desno stražnji izvor CA1 Z razlika μ 1,9, p 0,05). Sličan obrazac pronađen je pri usporedbi učinaka u lijevom prednjem i stražnjem DG/CA3 i CA1 (lijevi prednji DG/CA3 mamac μ desni posterior CA1 mamac Z razlika 1,4, p 0,16; lijevi prednji DG/CA3 izvor μ desni posterior CA1 izvor Z razlika μ 2,05, p 0,04; lijevi stražnji DG/CA3 mamac μ desni posteriorni CA1 mamac Z razlika 1,2, p 0,2; lijevi stražnji DG/CA3 izvor μ desni stražnji CA1 izvor Z razlika μ 1,85, p 0,06). Učinak odvajanja uzorka u desnom stražnjem DG/CA3, kao i izvorni učinak u desnom stražnjem CA1, preživio je Holm–Sidakovu korekciju za višestruke usporedbe u potpoljima hipokampusa (n 12).

Signali familijarnosti i novosti u lijevom stražnjem CA1 i lijevom PHC-u. Aktivnost u lijevom stražnjem CA1 i lijevom PHC-u pokazala je profile odgovora koji nisu bili u skladu s predviđenim odvajanjem uzoraka ili izvornim memorijskim signalima ili interakcijom između to dvoje. U lijevom stražnjem CA1, postojao je glavni učinak izvora; međutim, aktivnost za netočne prosudbe izvora bila je veća nego za ispravne prosudbe izvora (S μ ＝ S ) (F(1,24) 5.9, p 0.02). U lijevom PHC-u, postojao je glavni učinak diskriminacije mamca, s aktivnošću za odbacivanje ispravnih mamaca većom nego za lažne alarme za mamce (F(1,24) 6.3, p 0.02). Međutim, aktivnost za ispravna odbacivanja namama bila je povećana u odnosu na početnu vrijednost (LCR ＝ početna vrijednost) (t(24) 2,5, p 0.02). Kao takvi, ciljni pogoci uključeni su u ANOVA-u kako bi se bolje ispitala uključenost ovih regija tijekom memorije prepoznavanja, što je rezultiralo 2 2 ponovljenom ANOVA-om s memorijom predmeta (LCR-ovi, LFA-ovi i ciljni pogoci) i memorijom izvora (ispravan izvor i izvor netočan) kao fiksni faktori. Kada su uključeni pogoci cilja, primijetili smo učinak memorije predmeta (Sl. 3I; F(2,48) 5.4, str 0.008) i izvora (F( 2,48) 6.2, p 0.02) u lijevom stražnjem CA1, s post hoc testovima koji pokazuju veću aktivnost za pogotke ciljeva nego za LCR i LFA (LCR vs pogoci: srednja razlika μ { {60}}.07, p 0.01; LFA naspram pogodaka: srednja razlika μ 0,06, p 0,03). Ovaj obrazac aktivnosti mogao bi odražavati "signal familijarnosti" koji se često opaža u hipokampusu, s većom aktivnošću za prethodno viđene stavke nego za nove stavke (Reagh i sur., 2014.; Rutishauser i sur., 2015.). Lijevi PHC pokazao je učinak obje stavke (Sl. 4E; F(2,48) 6,7, p 0,003) i izvora (F(1,24) 7,9, p 0,01), s većom aktivnošću za točna odbacivanja (LCR naspram LFA : srednja razlika 0,08, p 0,01; LCR naspram pogodaka: srednja razlika 0,1, p 0,004) i za netočne prosudbe izvora. Iako je ovo područje pokazalo veću aktivnost za LCR nego za LFA, to ne slijedi standardni signal razdvajanja uzorka koji se vidi u mnogim fMRI studijama, budući da aktivnost za ispravna odbacivanja mamca nije bila jednaka onoj za ispravna odbacivanja folije (LCR ＝ FCR). Umjesto toga, povećana aktivnost za primamljivanje ispravnih odbijanja mogla bi odražavati posebno snažno signaliziranje novosti predmeta. Nesigurnost u vezi s izvorom informacija o predmetu mogla bi pridonijeti povećanoj aktivnosti za pokuse s netočnim izvorom uočenim u lijevom stražnjem CA1 i lijevom PZZ-u.

Voxelwise analiza

Kako bismo identificirali regije u kojima bi mogli postojati preklapajući učinci i diskriminacije mamca i memorije izvora koji su bili izvan naših a priori ROI-a, proveli smo istraživačku voxelwise analizu. Proveli smo ANOVA-u ponovljenih mjerenja s razlikovanjem mamca (LCR nasuprot LFA) i memorijom izvora (izvor točan nasuprot izvoru netočan) kao fiksnim faktorima. Slika 5 prikazuje skupine voksela koji su pokazali glavni učinak diskriminacije mamca (crveno) ili izvora (plavo), kao i voksele koji su pokazali glavni učinak i diskriminacije mamca i izvora (zeleno). Ova analiza otkrila je tri glavne teme. Prvo, aktivnost povezana s mamljenjem diskriminacije potaknula je snažnu aktivnost u ventralnom vizualnom toku i prednjem MTL-u, posebice u prednjem hipokampusu i PRC-u. Suprotno tome, aktivnost povezana s izvornom memorijom potaknula je aktivnost u regijama kao što su mPFC, retrosplenijski korteks i angularni girus, koji su često bili uključeni u izvornu memoriju (Ranganath i Ritchey, 2012.; Johnson i sur., 2013.; Hutchinson i sur., 2014. ). Dodatno, učinci pamćenja izvora bili su u velikoj mjeri prisutni u stražnjem MTL-u, uključujući hipokampus i PHC. Drugo, iako je to bilo manje vidljivo u našim analizama temeljenim na povratu ulaganja, čini se da diskriminacija mamca i učinci izvora pokazuju iznenađujući stupanj lateralnosti u MTL-u. Uz anteriorno-posteriorne disocijacije, aktivnost povezana s mamcem u MTL-u bila je više lijevo lateralizirana, dok je aktivnost povezana s izvornom memorijom bila više desno lateralizirana. Treće, usprkos nekim zajedničkim vokselima u retrosplenialnom korteksu, prekuneusu i desnom kutnom girusu, mape aktivnosti diskriminacije mamca i izvorne memorije iznenađujuće se nisu preklapale. Ovo je posebno upečatljivo s obzirom na mnoge voksele vođene mamcem ili izvorom koji su susjedni, ali nisu zajednički.

Cistanche dodatak:poboljšati pamćenje

Rasprava

Opisujemo fMRI studiju visoke razlučivosti osmišljenu za istodobno testiranje izvorne memorije i razdvajanja uzoraka te za procjenu hipokampalnog podpolja i neokortikalnih doprinosa tim procesima. Ponavljajući naš prethodni rad na ponašanju, otkrili smo da se ispravne prosudbe izvornog pamćenja mogu dogoditi u odsutnosti odvajanja uzoraka (i obrnuto), što ukazuje da su ti procesi bihevioralno razdvojeni. Također smo pronašli disocijaciju u profilima signala povezanih s tim procesima, s potpoljima hipokampusa i kortikalnim ROI-jem koji pokazuju učinke koji se uglavnom ne preklapaju. Ni u jednoj od testiranih regija nije primijećena interakcija između memorije izvora i diskriminacije mamca. Ova otkrića sugeriraju da, iako izvorno pamćenje i razdvajanje uzoraka doprinose detaljnom epizodnom pamćenju i oboje ovise o hipokampusu, ovi procesi su podržani različitim neuralnim mehanizmima.

Kao što je predviđeno, uočili smo signal u DG/CA3 koji je u skladu s odvajanjem uzoraka, s aktivnošću za LCRs većom nego za LFAs i na razini aktivnosti za nove folije. To je u skladu s predloženom ulogom ove regije u ortogonaliziranju preklapajućeg unosa. Promatrali smo izvorni memorijski signal u desnom stražnjem CA1 i desnom stražnjem subikulumu, u skladu s prethodnim studijama koje su pokazale povećanu aktivnost pri dohvaćanju za ispravne asocijativne memorijske prosudbe u tim regijama (Eldridge et al., 2005; Viskontas et al., 2009; Stevenson i sur., 2018). Niti jedno potpolje hipokampusa nije pokazalo preklapajuće učinke diskriminacije mamca i pamćenja izvora ili značajnu interakciju.

Napominjemo da je naša metoda testiranja mnemoničke diskriminacije i pratećeg nedostatka prilagodbe BOLD odgovora kao odgovor na slične stavke neizravna mjera razdvajanja uzoraka. Dodatno, usprkos uočenoj disocijaciji u profilima signala u potpoljima hipokampusa, ovi se podaci ne bi trebali smatrati sugerirajući da ta područja nisu uključena ni u izvornu memoriju ni u procese odvajanja uzoraka. Postoji mnogo dokaza koji sugeriraju da regija DG/CA3 podržava izvornu memoriju kada postoji preklapanje između stavki i njihovog povezanog konteksta (npr. parkiranje automobila na istom parkiralištu svaki dan). Osim toga, dugo se smatralo da je subregija CA3 uključena u dovršavanje uzorka ili dohvaćanje povezanih informacija kada se prezentira s djelomičnim znakom (O'Reilly i Norman, 2002; Kumaran i sur., 2016). Smatra se da je ovaj proces kritičan za izvornu memoriju (npr. gledanje stavke može pokrenuti dohvaćanje lokacije te stavke). Smatra se da CA1 podržava odvajanje uzoraka povezivanjem reprezentacija odvojenih uzorcima u CA3 natrag na ulazne obrasce u entorinalnom korteksu (Norman, 2010.). CA1 bi također mogao pridonijeti mnemoničkoj diskriminaciji djelujući kao detektor "podudaranja-nepodudaranja", signalizirajući odstupanja između pronađenog originalnog predmeta i mamca (Duncan et al., 2012.). Budući da subikulum služi kao glavni izlaz hipokampusa, ovo područje je vjerojatno uključeno u mnoge procese ovisne o hipokampusu, uključujući izvornu memoriju i odvajanje uzoraka. Sukladno tome, tvrdimo da se i izvorna memorija i odvajanje uzoraka oslanjaju na složene hipokampalne krugove, a ne na različite regije. Doista, nedavna studija Libby et al. (2018) otkrili su da obrasci aktivnosti hipokampusa razlikuju slične stavke i slične kontekste, ali generaliziraju preko sličnih stavki u kontekstu, što ukazuje na složene interakcije. Međutim, disocirani signali izazvani izvornom memorijom i odvajanjem uzoraka u ovoj studiji pokazuju da se ti procesi mogu oslanjati na različite neuralne mehanizme koji se mogu identificirati kada se dva procesa suprotstave jedan drugome u eksperimentalnom dizajnu.

Ova je disocijacija također primijećena izvan hipokampusa, pri čemu su PHC i angularni girus pokazivali povećanu aktivnost za ispravne prosudbe izvora (bez signala odvajanja uzorka), a PRC je pokazivao signal odvajanja uzorka (bez signala izvorne memorije). Ovaj obrazac aktivnosti u skladu je s dobro utvrđenom ulogom PZZ-a u prostornoj/kontekstualnoj obradi i ulogom kutnog girusa u pronalaženju epizodnih detalja. Kao dio ventralnog toka "što", odavno je poznato da je PRC uključen u prepoznavanje predmeta. Nedavni rad naše grupe koristeći sličan zadatak pokazao je da je ovo područje uključeno tijekom mnemoničke diskriminacije sličnih objekata (Reagh i Yassa, 2014.). Trenutačni rezultati ponavljaju ovaj učinak, dodajući rastućoj literaturi koja ispituje učinke slične odvajanju uzoraka u kortikalnim područjima (Reagh i Yassa, 2014.; Kent i sur., 2016.; Pidgeon i Morcom, 2016.). Smatra se da je PRC uključen u složenu percepcijsku diskriminaciju, koja može pridonijeti naknadnoj mnemoničkoj diskriminaciji (Barense et al., 2011.). Ovi su rezultati također u skladu s reprezentativno-hijerarhijskim modelom, koji drži da PRC predstavlja složene značajke predmeta za koje je manje vjerojatno da će se dijeliti među sličnim predmetima i, kao takvi, mogu riješiti interferenciju među tim predmetima (Kent et al., 2016.) . Iako ovo možda ne odražava razdvajanje uzoraka u tradicionalnom smislu računalnih modela, to ipak predstavlja način razlikovanja ulaza koji se preklapaju. Disocijacija između izvornog pamćenja i signala razdvajanja uzoraka dodatno je potvrđena vokselnom analizom, koja je otkrila da se, osim nekih zajedničkih voksela u stražnjim kortikalnim područjima, aktivnost povezana s mamljenjem diskriminacije i izvornog pamćenja uglavnom ne preklapaju.

Iako smo pokušali interpretirati rezultate unutar okvira naših hipoteza, ne možemo isključiti mogućnost da su drugi čimbenici mogli pridonijeti promatranom uzorku rezultata. Budući da je naša eksperimentalna paradigma koristila slične objekte za oporezivanje odvajanja uzoraka i prostorne lokacije za testiranje izvornog pamćenja, jedno alternativno tumačenje je da opaženo odvajanje uzorka i učinci izvornog pamćenja mogu odražavati objekt u odnosu na prostornu obradu. Međutim, ovo tumačenje ne objašnjava zašto promatrani učinci odgovaraju specifičnom profilu odgovora ocrtanom našim predviđenim signalom razdvajanja uzorka, s aktivnošću za ispravna odbacivanja veća nego za lažne alarme i jednaka onoj kod ispravnih odbijanja folije. Osim toga, ako je ovaj učinak vođen isključivo obradom objekta, a ne odvajanjem uzoraka, ne bismo nužno očekivali da ćemo vidjeti ovaj učinak u DG/CA3 jer prepoznavanje objekta često ne uključuje hipokampus. Nasuprot tome, prepoznavanje objekta u odnosu na smetnje, navodno razdvajanje uzoraka, uključuje DG/CA3, sugerirajući da je to ono što pokreće opažene učinke u ovoj regiji. Disocijacija primijećena u PRC-u i PHC-u u skladu je s tumačenjem objekta nasuprot prostornom, budući da je poznato da su te regije uključene u objektnu i prostornu obradu. Međutim, budući da se pokazalo da DG/CA3 reagira i na objektnu i na prostornu obradu, specifičnost domene ne objašnjava jasno promatrani obrazac rezultata. Buduće studije mogle bi koristiti različite vrste odvajanja uzoraka ili prosudbi izvora kako bi se utvrdilo jesu li promatrani fenomeni specifični za objekt/prostornu obradu ili se generaliziraju među modalitetima.

Druga je mogućnost da su odvajanje uzorka i učinci memorije izvora mogli biti potaknuti kodiranjem u odnosu na pronalaženje, budući da bi ispravno odbacivanje sličnih mamaca moglo uključivati ​​relativno više procesa povezanih s kodiranjem. Međutim, kodiranje i dohvaćanje vrlo su dinamični procesi, a kombinacija procesa kodiranja i dohvaćanja pridonosi i razlikovanju stavki i izvornoj memoriji. Na primjer, ispravno odbijanje sličnih mamaca vjerojatno uključuje strategiju "poziv-za-odbijanje". Treća mogućnost je da su efekti odvajanja uzorka i izvornog pamćenja mogli biti potaknuti odvajanjem uzorka i dovršavanjem uzorka, budući da prosudbe izvornog pamćenja uključuju dohvaćanje prostorne lokacije na temelju djelomičnog znaka (stavke). Međutim, odvajanje uzorka i dovršavanje uzorka međusobno se ne isključuju i, poput procesa kodiranja i dohvaćanja, vjerojatno su uključeni u sve naše različite vrste ispitivanja. Na primjer, mogli bismo tvrditi da diskriminacija stavki također uključuje dovršavanje uzorka budući da ova ispitivanja vjerojatno uključuju strategiju "poziv do odbijanja", kao što je gore navedeno. Kao takvi, niti kodiranje u odnosu na dohvaćanje niti disocijacije odvajanja uzorka u odnosu na završetak uzorka ne objašnjavaju jasno promatrani uzorak rezultata.

Učinci pamćenja izvora bili su u velikoj mjeri prisutni u stražnjem MTL-u, uključujući stražnji hipokampus i PHC, u skladu s nedavnim teorijama koje uključuju ovu regiju kao dio visoko međusobno povezane stražnje mreže za koju se smatra da je uključena u kontekstualnu i prostornu obradu, uključujući angularni girus i retrosplenialni korteks (Ranganath i Ritchey, 2012.). Zanimljivo je da su učinci razdvajanja uzorka bili prisutni i u prednjem i u stražnjem DG/CA3. Dok su neke teorije povezivale prednji hipokampus s većim dijelom pamćenja temeljenog na srži, kao što su primijetili Poppenk et al. (2013.), to bi moglo odražavati neravnomjernu distribuciju potpolja DG/CA3 duž duge osi hipokampusa, pri čemu stražnji hipokampus ima veći omjer DG/CA3 u usporedbi s drugim potpoljima. Naši rezultati sugeriraju da, barem unutar DG/CA3, i prednji i stražnji hipokampus podržavaju detaljno epizodno pamćenje.

Ovi rezultati naglašavaju vrijednost testiranja više aspekata epizodnog pamćenja u jednoj eksperimentalnoj paradigmi. Iako izvorno pamćenje i odvajanje uzoraka zahvaćaju hipokampus, istodobnim testiranjem oba procesa mogli smo promatrati preklapaju li se i gdje aktivnosti povezane s tim procesima i/ili međusobno djeluju. Ovdje smo otkrili da izvorna memorija i odvajanje uzoraka izgleda koriste različite mehanizme. Ova disocijacija može objasniti zašto ljudi mogu imati vrlo jasnu memoriju za kontekst, ali pogrešno identificirati određene ljude ili predmete. Buduće studije mogu ispitati okolnosti pod kojima izvorna memorija i razdvajanje uzoraka mogu biti u interakciji.

poboljšati pamćenjecistanche